Mehr als heisse Luft
Holz wird seit jeher zur Erzeugung von Wärme genutzt. Der Rohstoff kann aber auch zur Produktion von Strom eingesetzt werden. Heissluftturbinen verwenden hierzu erhitzte Luft aus einer Feuerung, die über eine Turbine geführt und mittels Generator in Elektrizität umgewandelt wird. Die beträchtliche Restwärme wird anschliessend zur Warmwasser-Erzeugung verwendet.
Quelle: Schmid AG
Die Heissluftturbine besteht aus einer Vorschubrostfeuerung, in der Holz verbrannt wird. Die Verbrennungswärme wird in einem Wärmetauscher (weisses Röhrensystem) zur Erhitzung von Luft verwendet, die anschliessend zum Betrieb einer Turbine genutzt wird, die über einen angeschlossenen Generator Strom erzeugt.
Von Benedikt Vogel *
Auf den ersten Blick ist das Fernwärmenetz im freiburgischen Düdingen ein Wärmeverbund, wie es in der Schweiz Hunderte gibt: Im Herbst 2015 nahm in der Gemeinde mit ihren 8000 Einwohnern ein neues Fernwärme-Netz seinen Betrieb auf. Seither wurden die gemeindeeigenen Gebäude und rund 180 Haushalte angeschlossen. Im Endausbau sollen es 400 Haushalte sein.
Betreiber des Wärmeverbunds ist der Westschweizer Energieversorger Celsius Groupe E. «Unser Unternehmen legt Wert auf innovative Lösungen bei der Wärmeproduktion», sagt Olivier David, der den Bau der neuen Energiezentrale als Projektleiter verantwortet hat.
Die Energiezentrale des Wärmeverbunds Düdingen verfügt über eine Holzfeuerung, die nicht nur Wärme produziert, sondern auch Strom. Einzigartig ist die für die Stromproduktion eingesetzte Heissluftturbinen-Technologie. Hierbei werden die Turbine und der zugeschaltete Generator nicht durch ein in einer Brennkammer erzeugtes heisses Verbrennungsgas angetrieben, wie bei Flugzeug- und anderen Gasturbinen üblich, sondern durch die in der Feuerung und über den Abgas-Luft-Wärmetauscher zu hohen Temperaturen erwärmte Luft.
Der dritte Weg
Wer die Erfinder dieser Neuheit sprechen will, muss von Düdingen quer durch die Schweiz ins thurgauische Eschlikon reisen. Dort hat die Schmid AG ihren Sitz, ein 1936 gegründetes Familienunternehmen, das auf den Bau von mittleren und grossen Holzfeuerungen (180 bis 6500 Kilowatt (kW) Wärmeleistung) für Wärmeverbünde, Industrie- und Dienstleistungsunternehmen spezialisiert ist. In der Werkhalle der Schmid AG stehen riesige Stahlkuben, aus denen vor Ort Holzfeuerungen der modernsten Generation entstehen.
Herzstück dieser Feuerungen sind Brennkammern mit Vorschubrostfeuerung. Diese durch Schmid über Jahrzehnte verbesserte Technologie garantiert einen optimalen Energieertrag mit Wirkungsgraden von 92 Prozent und mehr.
Holzfeuerungen sind das angestammte Geschäft von Schmid. Ein noch relativ junges Tätigkeitsfeld des Thurgauer Industriebetriebs sind Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen (WKK), also Holzfeuerungen, die so umgebaut werden, dass sie neben Wärme – quasi als Nebenprodukt – auch Strom produzieren. In den Anlagen
setzte Schmid bisher Vergasertechnologie und ORC-Turbinen (Organic Rankine Cycle) ein. Letztere arbeiten wie Dampfturbinen, verwenden statt Dampf aber eine organische Flüssigkeit.
Die Anlage in Düdingen geht mit der Heissluftturbine nun einen neuen, dritten Weg: «Wir haben die Technologie über Jahre entwickelt», sagt Philipp Lüscher, CEO der Schmid AG. «Gegenüber der ORC-Technologie hat die Heissluftturbine den Vorteil, dass sie mit einem risikoärmeren Betriebsmedium arbeitet, nämlich Luft statt organischen Thermoölen.Das Medium heisse Luft ermöglicht eine einfachere Anlagentechnik und senkt so die Wartungskosten. Und im Gegensatz zu Vergasern läuft die Heissluftturbine nicht nur mit hochwertigem Holzbrennstoff, sondern auch mit günstigem Holz, was die Betriebskosten senkt.» (...)
* Benedikt Vogel betreibt eine Agentur für Forschungskommunikation in Berlin. Der Text ist im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE) entstanden.
